陳 峻,羅穎峰,萬江勇
(江西省公路橋梁工程有限公司,江西 南昌 330029)
某斜拉橋采用(64+2×68+608+2×68+64)m七跨混合梁,邊跨分別設置輔助墩與過渡墩,總長約1.0 km。主梁中跨、邊跨為鋼箱梁和混凝土箱梁,高度為3.5 m,全寬為37.5 m。邊跨施工方法為現(xiàn)澆支架法,最大支架高度為50 m。
本橋所用箱梁不同于常規(guī)混凝土箱梁,不僅橋面較寬、自重偏大,而且在完成澆筑施工后需進行體系轉換,并因梁側設置索導管,所用對變形與沉降都提出了很高的要求。邊跨箱梁由落地支架進行現(xiàn)澆施工。支架主要由七部分構成:擴大基礎;鋼管立柱;型鋼支座與主橫梁;貝雷梁與分配梁。箱梁外側模板使用1.5 cm厚竹膠板,(10×10)cm方木為背楞,由定型三腳架為斜腹板提供支撐;芯模為組合鋼模,頂模及中部頂模支撐施工都使用碗扣支架進行。
(1)支架基礎
根據(jù)工程地質鉆探結果,可知橋梁基礎良好,以中風化~強風化泥巖為主,有效承載力可達350 kPa以上,支架基礎可選定為擴大基礎。沿橋梁橫向共布置7排,縱向布置8排。基礎分為兩種尺寸:CT1:(3.4×3.4×0.5)m;CT2:(2.0×2.0×1.0)m。
(2)鋼管立柱
立柱和平聯(lián)鋼管分別為800 mm×10 mm、400 mm×6 mm;斜撐主要由200 mm×6 mm方鋼構成。
(3)上部結構
上部結構的組成部分包括:橫梁、砂筒、貝雷梁和分配梁。其中,橫梁為2HZ700,沿橋梁橫向布置44片321貝雷梁,并按0.75 m的間隔距離布置I12.6分配梁。此外,在分配梁的基礎上還需鋪設方木與竹膠板。
(4)支架結構
本橋混凝土箱梁不同于常規(guī)箱梁,表現(xiàn)為有內(nèi)緣翼板,而且會形成空腔。因此,應使用碗扣支架實施搭設。支架的橫向間隔距離為120 cm,特殊部位,如倒角處等需進行加密,縱向間隔距離為150 cm。
(1)參數(shù)選擇
在計算過程中,自重根據(jù)鋼筋混凝土的重度進行取值,現(xiàn)場作業(yè)人員、施工材料、施工機具設備、模板作用荷載與混凝土施工時的荷載都根據(jù)技術規(guī)范進行取值。
按照以上要求,本工程箱梁自重取26 kN/m3;模板及其支撐荷載取2 kN/m3;現(xiàn)場作業(yè)人員、施工材料與施工機具設備荷載取2.5 kN/m2;混凝土施工荷載取2 kN/m2;施工時風荷載取0.49 kPa。
(2)工況設置
不同工況支架受力情況不同,根據(jù)總體方案,共設置以下兩個工況。
工況一:支架完成搭設但沒有進行澆筑,荷載為箱梁自重+風荷載;
工況二:支架澆筑施工,荷載為箱梁自重+所用混凝土重量+模板荷載+施工荷載+風荷載。
(3)荷載傳遞
為了更加深入的對箱梁自重進行分析,根據(jù)不同的混凝土梁高,對荷載分布進行統(tǒng)計、匯總,制成分布。
(4)計算分析
建模過程主要使用MIDAS CIVIL進行,計算各工況條件下的梁段實際受力。計算時,對于約束采用以下方式處理:立柱于柱腳處保持固結狀態(tài),鋼管樁的頂部和主橫梁之間鉸接,平聯(lián)、立柱固接。計算結果表明(表1),支架所有構件的應力都比容許應力小,變形符合要求,支架設計合理、可行。
表1 支架各構件受力計算結果
(5)穩(wěn)定驗算
由于北岸部分支架處在斜巖表面,所以要通過驗算確定支架在澆筑施工時發(fā)生滑移等現(xiàn)象的可能性。將業(yè)主方的地質詳勘資料作為依據(jù),采用slide軟件實施分析計算,得出穩(wěn)定系數(shù)不會低于1.73,滿足穩(wěn)定要求,故支架在澆筑施工時不會發(fā)生滑移等現(xiàn)象。
由于本橋梁支架采用擴大基礎,所以在基礎施工過程中僅需對原地面實施開挖即可,當露出下層基巖時停止開挖,完成基礎施工。
在北岸側邊跨處新增四座TC6015-10塔吊,其中1#塔吊臂長為40 m,其余塔吊臂長相同,均為50 m;南岸側邊跨處新增五座TC6517塔吊,五座塔吊臂長均相同,為50 m。
組裝支架時,柱低和預埋件及柱帽和卸落裝置間必須做到緊固,靠近墩柱的立柱采用抱箍和墩柱緊緊固結。柱帽和主橫梁使用斜撐進行對撐,貝雷梁和主橫梁、貝雷梁和分配梁間需要使用卡環(huán)進行固定,以有效約束各個構件在受力后的位移。搭設支架之前布置墊板,根據(jù)地面和梁低間的高度差設置支架,在安裝過程中,應對垂直度進行嚴格控制,同時安裝好剪刀撐。在立柱頂托沿橋梁縱向墊(12×12)cm方木,沿橋梁橫向墊(12×12)cm方木,保持30 cm間隔。方木上表面還需鋪設一層竹膠板,作為箱梁的底模。
在支架基礎施工完成,上部結構安裝完畢后,必須按照規(guī)范和技術標準的要求開展預壓試驗。通過預壓試驗,能驗證支架整體及其基礎在承載狀態(tài)下的穩(wěn)定性,并消除支架塑性變形及基礎沉降變形,同時準確測得彈性變形,為現(xiàn)場控制、管理提供依據(jù)。試驗時的加載為設計荷載的1.2倍,分三次施加,第三次加載后,檢查沉降是否穩(wěn)定,若穩(wěn)定,則可進行卸載。
在支架現(xiàn)澆施工完成后,為不影響后續(xù)施工,需及時拆除支架,支架的拆除順序為:按編號切割卸落裝置→布置千斤頂→拆除箱梁底模與次肋→拆除分配梁→拆除貝雷梁→拆除主橫梁→拆除立柱、平聯(lián)與斜撐。拆除支架時必須嚴格規(guī)范程序進行,每完成一個拆除環(huán)節(jié),都要將拆除所得構件運出場外,并存放在指定地點,避免對下方機械作業(yè)造成影響,并防止坍塌傷人事故的發(fā)生。
綜上所述,混凝土連續(xù)箱梁在我國橋梁工程中的應用越來越多,而且高寬、自重也越來越大,支架施工面臨到前所未有的挑戰(zhàn)。因此,在對支架進行設計時,必須緊緊圍繞具體的施工過程,并充分發(fā)揮現(xiàn)有計算機技術作用和效果,進行更加細致的荷載布置與受力計算、分析,進而從根本上確保支架施工安全與質量。目前,本橋梁工程支架已完成搭設安裝與預壓試驗,根據(jù)監(jiān)控反饋結果可知,無論是支架的受力穩(wěn)定性還是施工整體性,都能滿足設計要求,具有良好的參考和借鑒價值。
[1] 李運濤.山區(qū)公路橋梁現(xiàn)澆箱梁支架體系的設計與應用[J].國防交通工程與技術,2014,(2):67-69.
[2] 孟咸春.橋梁現(xiàn)澆箱梁支架工程施工方案分析[J].城市道橋與防洪,2014,(4):161-162,277-278.
[3] 劉鵬.橋梁現(xiàn)澆箱梁支架工程施工方案探究[J].科技創(chuàng)新與應用,2016,(34):244.